一種免打底焊連接k型坡口的埋弧焊接工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種免打底焊連接K型坡口的埋弧焊接工藝，埋弧焊接坡口設(shè)計(jì)為K型，坡口角度α、γ的取值都為45-55°，γ≤α，鈍邊b為0-2mm，坡口間隙e為1-3mm，施第一道埋弧焊時(shí)，焊縫背面密實(shí)填充焊劑并用焊劑墊緊封，并使焊炬與試件直邊的夾角β為30°-40°，焊絲頂端接觸坡口直邊并與坡口底部的距離f為3-4mm，且讓熔滴優(yōu)先充分浸潤(rùn)直邊；焊接工藝參數(shù)：施第一道焊時(shí)，焊接電流為300-450A，焊接電壓為25-32V，焊接速度為250-400mm/min；本發(fā)明設(shè)計(jì)的焊接工藝采用K型坡口，可以簡(jiǎn)化工序，不需要?dú)怏w保護(hù)焊或焊條焊打底，第一條焊道直接采用埋弧焊接，雙面成型，減少清根工序，同時(shí)消除打底焊和清根引起的焊接缺陷，通過(guò)坡口和焊接工藝調(diào)整，避免第一道焊時(shí)產(chǎn)生的焊接裂紋，提高接頭質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】-種免打底焊連接K型坡口的埋弧焊接工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼鐵材料焊接領(lǐng)域，涉及一種埋弧焊接工藝，具體的說(shuō)是一種免打底 焊連接K型坡口的埋弧焊接工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] K型坡口是厚板拼焊和T型接頭全烙透焊接在實(shí)際工程中經(jīng)常采用的一種形式， 特別是一些對(duì)焊接接頭性能要求較高的領(lǐng)域，如海洋工程結(jié)構(gòu)件，考慮其惡劣的服役環(huán)境， 一般對(duì)焊縫質(zhì)量和焊接接頭的綜合機(jī)械性能要求很高，焊接接頭通常采用K型坡口設(shè)計(jì)， 國(guó)內(nèi)外船級(jí)社對(duì)較厚鋼船板的焊接認(rèn)可試驗(yàn)也一般要求使用的坡口為K型。
[0003] 埋弧焊是一種焊接厚板K型坡口常用的焊接方法，施焊時(shí)，一般需要采用氣體保 護(hù)焊或焊條焊打底，然后進(jìn)行清根處理，工藝復(fù)雜。打底焊時(shí)，為了防止燒穿，一般選擇小電 流焊接，易出現(xiàn)未焊透現(xiàn)象；當(dāng)焊接結(jié)構(gòu)件厚度較大，坡口很深時(shí)，由于噴嘴尺寸的限制，焊 絲很難伸到坡口底部，且擺動(dòng)困難，也不易看到電弧，給操作帶來(lái)困難，若要使焊絲伸到坡 口底部，則焊絲伸出過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致氣體保護(hù)不佳，容易形成氣孔。
[0004] 清根處理時(shí)，常采用碳弧氣創(chuàng)和砂輪打磨，氣創(chuàng)后的焊縫平直度較差，且極易創(chuàng)出 一條斜插試板直邊側(cè)根部的凹槽，產(chǎn)生凹槽后，此處易產(chǎn)生焊接缺陷。另外，打底焊縫處坡 口較窄，根部清渣不易，在后續(xù)焊接中也易產(chǎn)生未烙合及夾渣等缺陷。因此，在對(duì)焊縫進(jìn)行 射線探傷（RT)或超聲波探傷扣T)時(shí)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)不同程度的焊縫根部未烙合或未焊透，需要 返修，極大的降低了產(chǎn)品合格率和增加了生產(chǎn)成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種免打底焊連接K 型坡口的埋弧焊接工藝，本發(fā)明設(shè)計(jì)的焊接工藝采用K型坡口，可W簡(jiǎn)化工序，不需要?dú)怏w 保護(hù)焊或焊條焊打底，第一條焊道直接采用埋弧焊接，雙面成型，減少清根工序，同時(shí)消除 打底焊和清根引起的焊接缺陷，通過(guò)坡口和焊接工藝調(diào)整，避免第一道焊時(shí)產(chǎn)生的焊接裂 紋，提高接頭質(zhì)量。
[0006] 為了解決W上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種免打底焊連接K型坡口的埋弧焊接工 藝，埋弧焊接坡口設(shè)計(jì)為K型，坡口角度a、Y的取值都為45-55°，Y《a,純邊b為 0-2mm，坡口間隙e為l-3mm，施第一道埋弧焊時(shí)，焊縫背面密實(shí)填充焊劑并用焊劑墊緊封， 并使焊炬與試件直邊的夾角目為30° -40°，焊絲頂端接觸坡口直邊并與坡口底部的距離 f為3-4mm，且讓烙滴優(yōu)先充分浸潤(rùn)直邊；
[0007] 焊接工藝參數(shù)；施第一道焊時(shí)，焊接電流為300-450A，焊接電壓為25-32V，焊接速 度為 250-400mm/min。
[0008] 本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是：
[0009] 坡口不對(duì)稱時(shí)，在坡口角度小、深度大的一側(cè)施第一道焊。
[0010] 本發(fā)明采取合理的坡口角度、純邊及坡口間隙尺寸的設(shè)計(jì)，在第一道埋弧焊時(shí)，焊 縫背面密實(shí)填充焊劑并用焊劑墊緊封，通過(guò)調(diào)整焊絲角度和位置，控制熱輸入和焊接速度； 埋弧焊接坡口設(shè)計(jì)為K型，坡口角度a、Y的取值都為45-55°，Y《a，純邊b為0-2mm， 坡口間隙e為l-3mm，施第一道焊時(shí)，使焊炬與試件直邊的夾角目為30。-40°，焊絲頂端 接觸坡口直邊并與坡口底部的距離f為3-4mm，且讓烙滴優(yōu)先充分浸潤(rùn)直邊，保證W低熱輸 入施第一道焊時(shí)，能夠焊透而又不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重?zé)?br> [0011] 施第一道焊時(shí)，使焊炬與試件直邊的夾角目控制在30° -40°之間，焊絲頂端接 觸坡口直邊并與坡口底部的距離f為3-4mm，讓烙滴優(yōu)先充分浸潤(rùn)直邊，使焊縫凝固和冷卻 時(shí)的拘束分布力得到調(diào)整，從而改善應(yīng)力分布，降低裂紋傾向。
[0012] 進(jìn)一步的，
[0013] 本發(fā)明提供一種免打底焊連接K型坡口的埋弧焊接工藝，埋弧焊接坡口設(shè)計(jì)為K 型，坡口角度a為55。、Y為45。，純邊b為0,坡口間隙e為3mm，施第一道埋弧焊時(shí)，焊 縫背面密實(shí)填充焊劑并用焊劑墊緊封，并使焊炬與試件直邊的夾角目為30°，焊絲頂端接 觸坡口直邊并與坡口底部的距離f為4mm，且讓烙滴優(yōu)先充分浸潤(rùn)直邊；
[0014] 焊接工藝參數(shù)；施第一道焊時(shí)，焊接電流為310 + 10A，焊接電壓為28 + 2. 5V，焊接 速度為 250mm/min。
[0015] 本發(fā)明提供一種免打底焊連接K型坡口的埋弧焊接工藝，埋弧焊接坡口設(shè)計(jì)為K 型，坡口角度a為55。、Y為50。，純邊b為2mm，坡口間隙e為1mm，施第一道埋弧焊時(shí)， 焊縫背面密實(shí)填充焊劑并用焊劑墊緊封，并使焊炬與試件直邊的夾角目為40°，焊絲頂端 接觸坡口直邊并與坡口底部的距離f為3mm，且讓烙滴優(yōu)先充分浸潤(rùn)直邊；
[0016] 焊接工藝參數(shù)；施第一道焊時(shí)，焊接電流為440+ 10A，焊接電壓為29 + 2. 5V，焊接 速度為 400mm/min。
[0017] 本發(fā)明提供一種免打底焊連接K型坡口的埋弧焊接工藝，埋弧焊接坡口設(shè)計(jì)為K 型，坡口角度a為45。、Y為45。，純邊b為1mm，坡口間隙e為2mm，施第一道埋弧焊時(shí)， 焊縫背面密實(shí)填充焊劑并用焊劑墊緊封，并使焊炬與試件直邊的夾角目為35°，焊絲頂端 接觸坡口直邊并與坡口底部的距離f為3. 5mm，且讓烙滴優(yōu)先充分浸潤(rùn)直邊；
[0018] 焊接工藝參數(shù)；施第一道焊時(shí)，焊接電流為380 + 10A，焊接電壓為28 + 2. 5V V，焊 接速度為320mm/min。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是：
[0020] 本發(fā)明采用埋弧焊施第一條焊道時(shí)，對(duì)于不對(duì)稱坡口，在坡口較深且角度較小側(cè) 施第一道焊，即Y《a，W減少第一道焊縫寬度，從而降低冷卻收縮量，同時(shí)使焊接熱源處 于焊件厚度中間處，冷卻速度較大，利于改善焊接和冷卻過(guò)程中焊縫的溫度梯度，該樣使熱 應(yīng)力得到緩解，降級(jí)裂紋傾向；施第一道焊時(shí)，焊縫底部坡口填充焊劑，用焊劑墊封住，使焊 劑密實(shí)地填充在焊縫底部坡口，W實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成型；因?yàn)橹边吅推驴诘牟粚?duì)稱性，W及 在深度方向上，焊縫的寬度變化大，因?yàn)闊釕?yīng)力，焊接時(shí)容易產(chǎn)生裂紋，因此施焊時(shí)，使焊炬 與直邊試件的直邊的夾角目控制在30° -40°之間，焊絲頂端與坡口直邊接觸并與坡口底 部的距離f為3-4mm，讓烙滴優(yōu)先充分浸潤(rùn)直邊，使焊縫凝固和冷卻時(shí)的拘束分布力得到調(diào) 整，從而改善應(yīng)力分布，降低裂紋傾向。
[0021] 另一方面，焊接烙池在凝固過(guò)程中，晶粒生長(zhǎng)沿著溫度梯度方向，即晶粒生長(zhǎng)速度 R與等溫線正交，R與焊接速度V滿足關(guān)系式；R = V COS 0，最后凝固處形成魚鱗紋；在一 定的熱輸入下，焊接速度越快，烙池變得細(xì)長(zhǎng)，晶粒生長(zhǎng)方向與焊縫中也線的夾角較大，凝 固時(shí)低烙點(diǎn)夾雜物被推到焊縫中也，容易產(chǎn)生縱向裂紋，而本發(fā)明采用250-400mm/min的 焊接速度，不但可W降低裂紋傾向，而且促成穩(wěn)定的凝固過(guò)程，焊接牢固。
[0022] 本發(fā)明設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，方便操作，上述技術(shù)方案，容易在焊接過(guò)程中實(shí)現(xiàn)，通過(guò)采用上 述技術(shù)方案，可W實(shí)現(xiàn)減少氣體保護(hù)焊打底和清根的工藝，直接采用埋弧焊實(shí)現(xiàn)整個(gè)焊接 過(guò)程，極大的提高了焊接自動(dòng)化程度，降低勞動(dòng)量，提高生產(chǎn)效率，并且減塵降噪，利于環(huán) 保，能夠廣泛地應(yīng)用于焊接領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明K型坡口的設(shè)計(jì)示意圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明施第一道焊時(shí)焊縫布置示意圖；
[0025] 圖3是本發(fā)明焊縫凝固時(shí)晶粒生長(zhǎng)速度分析圖；
[002引其中，a、Y-K型坡口角度，t-板厚，e-坡口間隙，b-純邊，目-焊炬與坡口直邊 夾角，f-施第一道焊時(shí)焊絲與坡口底部距離；
[0027] I-K型坡口試件、2-焊炬中也線、3-直邊試件、4-焊齊U、5-焊劑墊、6-烙池、7-結(jié)晶 方向、8-等溫線、9-魚鱗紋、10-焊縫中也線。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 本實(shí)施例提供一種免打底焊連接K型坡口的埋弧焊接工藝，結(jié)構(gòu)如圖1、圖2、圖3 所示，厚度t = 50mm的K型坡口試件，K型坡口角度a = 55。，深20mm，板厚Y = 45。， 純邊b = Omm,坡口間隙e = 3mm ;
[0030] 施第一道焊時(shí)，在坡口角度Y = 45。，坡口較深的一側(cè)，焊炬與坡口直邊夾角目 為30。，施第一道焊時(shí)焊絲與坡口底部距離f為4mm;坡口角度a =55。一側(cè)，密實(shí)填充 焊劑，貼好焊劑墊緊封焊劑；
[0031] 施第一道焊時(shí)，焊接電流為310 + 10A，焊接電壓為28 + 2. 5V，焊接速度為250mm/ mi打；
[0032] 余下焊道采用較大電流和較高的焊接速度，道間溫度為20(TC W下，詳細(xì)焊接參數(shù) 如表1所示。
[0033] 表1埋弧焊接工藝參數(shù)
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種免打底焊連接K型坡口的埋弧焊接工藝，其特征在于，埋弧焊接坡口設(shè)計(jì)為κ 型，坡口角度α、Υ的取值都為45-55°，γ彡α，鈍邊b為0-2mm，坡口間隙e為l-3mm，施 第一道埋弧焊時(shí)，焊縫背面密實(shí)填充焊劑并用焊劑墊緊封，并使焊炬與試件直邊的夾角β 為30 ° -40 °，焊絲頂端接觸坡口直邊并與坡口底部的距離f為3-4mm，且讓熔滴優(yōu)先充分 浸潤(rùn)直邊； 焊接工藝參數(shù)：施第一道焊時(shí)，焊接電流為300-450A，焊接電壓為25-32V，焊接速度為 250-400mm/min〇
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的免打底焊連接K型坡口的埋弧焊接工藝，其特征在于，坡口不 對(duì)稱時(shí)，在坡口角度小、深度大的一側(cè)施第一道焊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的免打底焊連接K型坡口的埋弧焊接工 藝，其特征在于，埋弧焊接坡口設(shè)計(jì)為K型，坡口角度α為55°、γ為45°，鈍邊b為0,坡 口間隙e為3mm，施第一道埋弧焊時(shí)，焊縫背面密實(shí)填充焊劑并用焊劑墊緊封，并使焊炬與 試件直邊的夾角β為30°，焊絲頂端接觸坡口直邊并與坡口底部的距離f為4mm，且讓熔 滴優(yōu)先充分浸潤(rùn)直邊； 焊接工藝參數(shù)：施第一道焊時(shí)，焊接電流為310±10A，焊接電壓為28±2. 5V，焊接速度 為 250mm/min〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的免打底焊連接K型坡口的埋弧焊接工 藝，其特征在于，埋弧焊接坡口設(shè)計(jì)為K型，坡口角度α為55°、γ為50°，鈍邊b為2mm， 坡口間隙e為1mm，施第一道埋弧焊時(shí)，焊縫背面密實(shí)填充焊劑并用焊劑墊緊封，并使焊炬 與試件直邊的夾角β為40°，焊絲頂端接觸坡口直邊并與坡口底部的距離f為3mm，且讓 熔滴優(yōu)先充分浸潤(rùn)直邊； 焊接工藝參數(shù)：施第一道焊時(shí)，焊接電流為440±10A，焊接電壓為29±2. 5V，焊接速度 為 400mm/mi η〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的免打底焊連接Κ型坡口的埋弧焊接工 藝，其特征在于，埋弧焊接坡口設(shè)計(jì)為Κ型，坡口角度α為45°、γ為45°，鈍邊b為1mm， 坡口間隙e為2mm，施第一道埋弧焊時(shí)，焊縫背面密實(shí)填充焊劑并用焊劑墊緊封，并使焊炬 與試件直邊的夾角β為35°，焊絲頂端接觸坡口直邊并與坡口底部的距離f為3. 5mm，且 讓熔滴優(yōu)先充分浸潤(rùn)直邊； 焊接工藝參數(shù)：施第一道焊時(shí)，焊接電流為380±10A，焊接電壓為28±2. 5V V，焊接速 度為 320mm/min。
【文檔編號(hào)】B23K9/18GK104259635SQ201410371329
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】張盛海, 李麗, 孟凡奎, 田 浩, 劉雙 申請(qǐng)人:南京鋼鐵股份有限公司